इस्पात में मिश्रधातु तत्वों की भूमिका(दो)

(9) कोबाल्ट

कोबाल्ट का उपयोग ज्यादातर विशेष स्टील्स और मिश्र धातुओं में किया जाता है।कोबाल्ट युक्त हाई स्पीड स्टील में उच्च तापमान कठोरता होती है, और मोलिब्डेनम को अल्ट्रा-हाई हार्डनेस और अच्छे व्यापक यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए एक ही समय में मार्टेंसिटिक एजिंग स्टील में जोड़ा जा सकता है।इसके अलावा, कोबाल्ट गर्म शक्ति वाले स्टील्स और चुंबकीय सामग्री में एक महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है।

कोबाल्ट स्टील की कठोरता को कम करता है, इसलिए अकेले कार्बन स्टील जोड़ने से टेम्पर्ड स्टील के समग्र यांत्रिक गुणों में कमी आएगी।कोबाल्ट फेराइट को मजबूत कर सकता है, और जब कार्बन स्टील में जोड़ा जाता है, तो यह एनाल्ड या सामान्यीकृत अवस्था में स्टील की कठोरता, उपज बिंदु और तन्य शक्ति में सुधार कर सकता है, और बढ़ाव और खंड संकोचन पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है।कोबाल्ट की मात्रा में वृद्धि के साथ प्रभाव की कठोरता कम हो जाती है।ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण कोबाल्ट का उपयोग गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स और मिश्र धातुओं में किया जाता है।कोबाल्ट आधारित मिश्र धातु गैस टर्बाइन अपनी अनूठी भूमिका दिखाते हैं।

(10) सिलिकॉन (सी)

स्टील की कठोरता और ताकत में सुधार के लिए सिलिकॉन को फेराइट और ऑस्टेनाइट में भंग किया जा सकता है, इसकी भूमिका फास्फोरस के बाद दूसरे स्थान पर है, और मैंगनीज, निकल, क्रोमियम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम, वैनेडियम और अन्य तत्वों से अधिक मजबूत है।हालांकि, जब सिलिकॉन सामग्री 3% से अधिक हो जाती है, तो स्टील की लचीलापन और क्रूरता काफी कम हो जाएगी।सिलिकॉन लोचदार सीमा, उपज शक्ति और उपज अनुपात (σs / σb), और थकान शक्ति और स्टील के थकान अनुपात (σ-1 / σb) में सुधार कर सकता है।यही कारण है कि सिलिकॉन या सिलिकॉन मैंगनीज स्टील को स्प्रिंग स्टील के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

सिलिकॉन स्टील के घनत्व, तापीय चालकता और विद्युत चालकता को कम कर सकता है।फेराइट अनाज के मोटेपन को बढ़ावा दे सकते हैं, जबरदस्ती को कम कर सकते हैं।इसमें क्रिस्टल के अनिसोट्रॉपी को कम करने की प्रवृत्ति होती है, ताकि चुंबकीयकरण आसान हो, अनिच्छा कम हो, और इसका उपयोग विद्युत स्टील का उत्पादन करने के लिए किया जा सके, इसलिए सिलिकॉन स्टील शीट का चुंबकीय ब्लॉक नुकसान कम है।सिलिकॉन फेराइट की चुंबकीय चालकता में सुधार कर सकता है, ताकि कमजोर चुंबकीय क्षेत्र के तहत स्टील शीट में उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता हो।हालांकि, सिलिकॉन मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के तहत स्टील की चुंबकीय संवेदनशीलता को कम करता है।सिलिकॉन में एक मजबूत डीऑक्सीडेशन होता है, जो लोहे के चुंबकीय उम्र बढ़ने के प्रभाव को कम करता है।

जब सिलिकॉन युक्त स्टील को ऑक्सीकरण वातावरण में गर्म किया जाता है, तो सतह पर SiO2 फिल्म की एक परत बन जाएगी, इस प्रकार उच्च तापमान पर स्टील के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार होगा।

सिलिकॉन स्तंभ क्रिस्टल विकास को बढ़ावा दे सकता है और कास्ट स्टील में प्लास्टिसिटी को कम कर सकता है।यदि गर्म होने पर सिलिकॉन स्टील तेजी से ठंडा होता है, तो कम तापीय चालकता और इस प्रकार फ्रैक्चर के कारण स्टील के अंदर और बाहर के तापमान का अंतर बड़ा होता है।

सिलिकॉन स्टील की वेल्डेबिलिटी को कम कर सकता है।क्योंकि सिलिकॉन ऑक्सीजन के साथ संयोजन में लोहे की तुलना में अधिक मजबूत होता है, वेल्डिंग में कम गलनांक सिलिकेट उत्पन्न करना आसान होता है, जो पिघले हुए स्लैग और पिघली हुई धातु की तरलता को बढ़ाता है, जिससे स्पैटर घटना होती है और वेल्डिंग की गुणवत्ता प्रभावित होती है।सिलिकॉन एक अच्छा डीऑक्सीडाइज़र है।एल्यूमीनियम डीऑक्सीडेशन का उपयोग करते समय, एक निश्चित मात्रा में सिलिकॉन जोड़ा जाता है, जो डीऑक्सीडेशन दर में काफी सुधार कर सकता है।स्टील में एक निश्चित मात्रा में सिलिकॉन होता है, जिसे लोहे और स्टील बनाने की प्रक्रिया में कच्चे माल के रूप में पेश किया जाता है।उबलते स्टील में, सिलिकॉन <0.07%, जब इसे जोड़ने का इरादा है, तो स्टीलमेकिंग में फेरोसिलिकॉन मिश्र धातु जोड़ा जाता है।

(11) मैंगनीज (एमएन)

मैंगनीज एक अच्छा डीऑक्सीडाइज़र और डिसल्फराइज़र है।स्टील में आम तौर पर मैंगनीज की एक निश्चित मात्रा होती है, जो सल्फर के कारण स्टील की गर्म भंगुरता को खत्म या कमजोर कर सकती है, ताकि स्टील के गर्म काम के प्रदर्शन में सुधार हो सके।

मैंगनीज और लोहे से बनने वाला ठोस घोल स्टील में फेराइट और ऑस्टेनाइट की कठोरता और ताकत में सुधार करता है।साथ ही, यह कार्बाइड द्वारा निर्मित एक तत्व है और कुछ लोहे के परमाणुओं को बदलने के लिए सीमेंटाइट में प्रवेश करता है।मैंगनीज, पर्लाइट को परिष्कृत करने में एक भूमिका निभाता है और परोक्ष रूप से स्टील में महत्वपूर्ण संक्रमण तापमान को कम करके पर्लाइट स्टील की ताकत में सुधार करता है।मैंगनीज ऑस्टेनिटिक संरचनाओं को स्थिर करने की क्षमता में निकेल के बाद दूसरे स्थान पर है और स्टील की कठोरता को भी दृढ़ता से बढ़ाता है।2% से कम और अन्य तत्वों वाले मैंगनीज के साथ विभिन्न प्रकार के मिश्र धातु स्टील्स बनाए गए हैं।

मैंगनीज में समृद्ध संसाधनों और विविध दक्षता की विशेषताएं हैं, और इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, जैसे उच्च मैंगनीज सामग्री के साथ कार्बन संरचनात्मक स्टील, स्प्रिंग स्टील।

उच्च कार्बन और उच्च मैंगनीज पहनने वाले प्रतिरोधी स्टील में, मैंगनीज सामग्री 10% ~ 14% तक पहुंच सकती है।ठोस समाधान उपचार के बाद, इसमें अच्छी क्रूरता है।जब यह प्रभाव से विकृत हो जाता है, तो विरूपण के कारण सतह की परत मजबूत हो जाएगी और इसमें उच्च पहनने का प्रतिरोध होगा।

मैंगनीज और सल्फर उच्च गलनांक के साथ MnS बनाते हैं, जो FeS के कारण होने वाली गर्म भंगुर घटना को रोक सकते हैं।मैंगनीज में स्टील के अनाज के मोटेपन और स्वभाव की भंगुरता संवेदनशीलता को बढ़ाने की प्रवृत्ति होती है।यदि गलाने और फोर्जिंग के बाद शीतलन उचित नहीं है, तो सफेद धब्बे पैदा करना आसान है।

(12) एल्युमिनियम (अल)

एल्युमिनियम का उपयोग मुख्य रूप से अनाज को डीऑक्सीडाइज और परिष्कृत करने के लिए किया जाता है।नाइट्राइडिंग स्टील में कठोर संक्षारण प्रतिरोधी नाइट्राइडिंग परत के निर्माण को बढ़ावा देना।एल्यूमीनियम कम कार्बन स्टील की उम्र बढ़ने को रोक सकता है और कम तापमान पर स्टील की कठोरता में सुधार कर सकता है।जब सामग्री अधिक होती है, तो ऑक्सीकरण प्रतिरोध और स्टील के H2S गैस में ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार किया जा सकता है, और स्टील के विद्युत और चुंबकीय गुणों में सुधार किया जा सकता है।एल्यूमीनियम स्टील में समाधान को मजबूत करने, पहनने के प्रतिरोध में सुधार, थकान शक्ति और कार्बराइज्ड स्टील के मुख्य यांत्रिक गुणों में एक महान भूमिका निभाता है।

आग रोक मिश्र धातुओं में, एल्यूमीनियम और निकल गलाने की ताकत में सुधार करने के लिए यौगिक बनाते हैं।एल्युमीनियम युक्त Fe-cr एल्यूमीनियम मिश्र धातु में उच्च तापमान पर लगभग निरंतर प्रतिरोध और उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध की विशेषताएं होती हैं, जो इलेक्ट्रोमेटेलर्जिकल मिश्र धातु सामग्री और क्रोमियम एल्यूमीनियम प्रतिरोध तार के रूप में उपयोग करने के लिए उपयुक्त है।

जब कुछ स्टील्स को डीऑक्सीडाइज़ किया जाता है, अगर एल्युमीनियम की मात्रा बहुत अधिक है, तो यह असामान्य माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करेगा और स्टील की ग्रेफाइटाइजेशन प्रवृत्ति को बढ़ावा देगा।फेरिटिक और पर्लाइट स्टील्स में, उच्च एल्यूमीनियम सामग्री उच्च तापमान की ताकत और क्रूरता को कम कर देगी, और गलाने, डालने और अन्य पहलुओं में कुछ कठिनाइयां लाएगी।

(13) कॉपर (घन)

स्टील में तांबे की उत्कृष्ट भूमिका साधारण कम मिश्र धातु इस्पात के वायुमंडलीय संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करना है, खासकर जब फॉस्फोरस के साथ प्रयोग किया जाता है, तांबे के अतिरिक्त स्टील की ताकत और उपज अनुपात में भी सुधार हो सकता है, लेकिन इसका कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ता है वेल्डिंग प्रदर्शन।0.20% ~ 0.50% तांबे युक्त रेल स्टील (यू-सीयू) का संक्षारण प्रतिरोध जीवन प्रतिरोध पहनने के अलावा सामान्य कार्बन रेल के 2-5 गुना है।

जब तांबे की सामग्री 0.75% से अधिक होती है, तो यह समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के बाद उम्र बढ़ने को मजबूत करने वाला प्रभाव पैदा कर सकता है।कम सामग्री पर, इसका प्रभाव निकल के समान होता है, लेकिन कमजोर होता है।जब सामग्री अधिक होती है, तो यह गर्म विरूपण प्रसंस्करण के प्रतिकूल होता है और गर्म विरूपण प्रसंस्करण के दौरान तांबे की भंगुरता की ओर जाता है।ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में 2% -3% तांबा सल्फ्यूरिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के क्षरण और तनाव जंग की स्थिरता का विरोध कर सकता है।

(14) बोरॉन (बी)

स्टील में बोरॉन का मुख्य कार्य स्टील की कठोरता को बढ़ाना है, इस प्रकार अन्य दुर्लभ धातुओं और निकल, क्रोमियम, मोलिब्डेनम आदि को बचाना है। इस उद्देश्य के लिए, इसकी सामग्री को आमतौर पर 0.001% से 0.005% की सीमा में निर्दिष्ट किया जाता है।यह 1.6% निकल, 0.3% क्रोमियम या 0.2% मोलिब्डेनम की जगह ले सकता है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मोलिब्डेनम तड़के की भंगुरता को रोक सकता है या कम कर सकता है, जबकि बोरॉन तड़के की भंगुरता की प्रवृत्ति को थोड़ा बढ़ावा देता है, इसलिए इसे पूरी तरह से बोरॉन द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।

बोरॉन के साथ मध्यम कार्बन स्टील, कठोरता में सुधार के कारण, तड़के के प्रदर्शन में बहुत सुधार होने के बाद 20 मिमी से अधिक स्टील की मोटाई बना सकता है, इसलिए, 40Cr के बजाय 40B और 40MnB स्टील का उपयोग किया जा सकता है, इसके बजाय 20Mn2TiB स्टील का उपयोग किया जा सकता है 20CrMnTi कार्बराइज्ड स्टील।लेकिन क्योंकि स्टील में कार्बन की मात्रा में वृद्धि के साथ बोरॉन की भूमिका कमजोर हो जाती है, या यहां तक ​​​​कि गायब हो जाती है, बोरोनाइज्ड कार्बन स्टील के चयन में, कार्बराइजिंग के बाद के हिस्सों को ध्यान में रखना चाहिए, कार्बराइजिंग परत की कठोरता कोर की तुलना में कम होगी। इस सुविधा की कठोरता।

स्प्रिंग स्टील को आम तौर पर पूरी तरह से बुझाने की आवश्यकता होती है, आमतौर पर वसंत क्षेत्र बड़ा नहीं होता है, बोरॉन युक्त स्टील का उपयोग फायदेमंद होता है।उच्च सिलिकॉन स्प्रिंग स्टील पर बोरॉन के प्रभाव में बहुत उतार-चढ़ाव होता है, इसलिए इसका उपयोग करना असुविधाजनक है।

बोरॉन का नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के साथ एक मजबूत संबंध है।उबलते स्टील में 0.007% बोरॉन मिलाने से स्टील की उम्र बढ़ने की घटना को समाप्त किया जा सकता है।

(15) दुर्लभ पृथ्वी (पुनः)

सामान्यतया, दुर्लभ पृथ्वी तत्व 57 से 71 (15 लैंथेनाइड्स) प्लस 21 स्कैंडियम और 39 यट्रियम, कुल 17 तत्वों के परमाणु क्रमांक वाले तत्वों की आवर्त सारणी को संदर्भित करते हैं।वे प्रकृति में करीब हैं और आसानी से अलग नहीं हो सकते।मिश्रित रेयर अर्थ्स, जिन्हें मिश्रित रेयर अर्थ कहा जाता है, सस्ते होते हैं और विशेष रूप से कास्ट स्टील में जाली रोल्ड स्टील की प्लास्टिसिटी और प्रभाव क्रूरता में सुधार कर सकते हैं।यह गर्मी प्रतिरोधी स्टील इलेक्ट्रोथर्मल मिश्र और सुपरलॉयज के रेंगने के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व स्टील के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में भी सुधार कर सकते हैं।एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव सिलिकॉन, एल्यूमीनियम, टाइटेनियम और अन्य तत्वों से अधिक है।यह स्टील की तरलता में सुधार कर सकता है, गैर-धातु समावेशन को कम कर सकता है, और स्टील संरचना को कॉम्पैक्ट और शुद्ध बना सकता है।

उचित दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ साधारण कम मिश्र धातु इस्पात में अच्छा डीऑक्सीडाइजेशन और सल्फर हटाने का प्रभाव होता है, प्रभाव क्रूरता (विशेष रूप से कम तापमान क्रूरता) में सुधार होता है, और एनीसोट्रॉपी गुणों में सुधार होता है।

Fe-Cr एल्यूमीनियम मिश्र धातु में दुर्लभ पृथ्वी तत्व मिश्र धातु की एंटीऑक्सीडेंट क्षमता को बढ़ाते हैं, उच्च तापमान पर स्टील के महीन दाने को बनाए रखते हैं, उच्च तापमान की ताकत में सुधार करते हैं, ताकि इलेक्ट्रिक हीटिंग मिश्र धातु के जीवन में काफी वृद्धि हो।

(16) नाइट्रोजन (एन)

नाइट्रोजन ऊर्जा का आंशिक रूप से लोहे में उपयोग किया जाता है, जिसमें ठोस समाधान को मजबूत करने और कठोरता में सुधार करने का प्रभाव होता है, लेकिन यह महत्वपूर्ण नहीं है।अनाज की सीमाओं पर नाइट्राइड की वर्षा के कारण, अनाज की सीमाओं की उच्च तापमान शक्ति को बढ़ाया जा सकता है और स्टील की रेंगने की शक्ति को बढ़ाया जा सकता है।स्टील में अन्य तत्वों के साथ संयुक्त, सख्त प्रभाव वर्षा।स्टील का संक्षारण प्रतिरोध महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन स्टील की सतह नाइट्राइडिंग न केवल कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाती है, बल्कि संक्षारण प्रतिरोध में भी काफी सुधार करती है।कम कार्बन स्टील में अवशिष्ट नाइट्रोजन उम्र बढ़ने की भंगुरता का कारण बन सकता है।

(17) सल्फर (एस)

सल्फर और मैंगनीज की सामग्री को बढ़ाकर स्टील की मशीनेबिलिटी में सुधार किया जा सकता है।आसानी से मशीनी स्टील में लाभकारी तत्व के रूप में सल्फर मिलाया जाता है।स्टील में सल्फर को अत्यधिक अलग किया जाता है।उच्च तापमान पर स्टील की गुणवत्ता में गिरावट, स्टील की प्लास्टिसिटी को कम करती है, एक हानिकारक तत्व है, जो कम पिघलने बिंदु के साथ FeS के रूप में मौजूद है।अकेले FeS में केवल 1190 ℃ का गलनांक होता है, जबकि स्टील में लोहे से बनने वाले गलनक्रांतिक क्रिस्टल का गलनक्रांतिक तापमान और भी कम होता है, केवल 988 ℃।जब स्टील जम जाता है, तो आयरन सल्फाइड प्राथमिक अनाज की सीमा पर जम जाता है।जब स्टील को 1100 ~ 1200 ℃ पर रोल किया जाता है, तो अनाज की सीमा पर FeS पिघल जाएगा, जो अनाज के बीच बंधन बल को बहुत कमजोर कर देता है और स्टील की गर्म भंगुर घटना की ओर जाता है, इसलिए सल्फर को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।आम तौर पर, इसे 0.020% और 0.050% के बीच नियंत्रित किया जाता है।सल्फर के कारण होने वाली भंगुरता को रोकने के लिए, उच्च गलनांक के साथ MnS बनाने के लिए पर्याप्त मैंगनीज मिलाया जाना चाहिए।यदि स्टील में उच्च प्रवाह दर होती है, तो SO2 की पीढ़ी के कारण वेल्डिंग वेल्डिंग धातु में छिद्र और ढीली हो जाएगी।

(18) फास्फोरस (पी)

फॉस्फोरस का स्टील में सॉलिड सॉल्यूशन स्ट्रेंथिंग और कोल्ड हार्डनिंग पर मजबूत प्रभाव पड़ता है।मिश्र धातु तत्व के रूप में कम मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील के अलावा इसकी ताकत और वायुमंडलीय संक्षारण प्रतिरोध में सुधार हो सकता है, लेकिन इसके ठंडे मुद्रांकन प्रदर्शन को कम कर सकता है।सल्फर और मैंगनीज के साथ संयुक्त फास्फोरस, स्टील के काटने के प्रदर्शन को बढ़ा सकता है, वर्कपीस की सतह की गुणवत्ता में वृद्धि कर सकता है, आसान काटने वाले स्टील के लिए, इसलिए आसान काटने वाला स्टील भी अपेक्षाकृत उच्च फास्फोरस सामग्री है।फेराइट में उपयोग किया जाने वाला फास्फोरस, हालांकि यह स्टील की ताकत और कठोरता में सुधार कर सकता है, सबसे बड़ा नुकसान यह है कि अलगाव गंभीर है, टेम्पर्ड भंगुरता में वृद्धि, स्टील की प्लास्टिसिटी और क्रूरता में काफी वृद्धि करता है, जिसके परिणामस्वरूप कोल्ड प्रोसेसिंग में स्टील को क्रैक करना आसान होता है। , अर्थात् तथाकथित "ठंडा भंगुरता" घटना।फास्फोरस का भी वेल्डेबिलिटी पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है।फास्फोरस एक हानिकारक तत्व है, इसे कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए, सामान्य सामग्री 0.03% ~ 0.04% से अधिक नहीं है।